Die Analyse wurde mit zwei weiteren Studien unter Leitung des PIK im Rahmen des Agricultural Model Intercomparison and Improvement Project (AgMIP) in einer Sonderausgabe des Journals Agricultural Economics veröffentlicht. Die Ergebnisse zeigen, wie sehr die Landwirtschaft im Zentrum des Klimawandels steht – sowohl in Hinsicht auf die nötige Anpassung an Klimafolgen als auch hinsichtlich ihres Potentials, die globale Erwärmung zu begrenzen. Landwirtschaftliche Produktion und Landnutzungsveränderungen tragen etwa ein Drittel zu den globalen Treibhausgasemissionen bei.
Erste AgMIP-Studie: Einsatz von Bioenergie der zweiten Generation
„Bioenergie der zweiten Generation auf Zellulosebasis könnte vor allem langfristig für die Reduzierung von CO2-Emissionen wichtig werden – zum Beispiel in Form von Biokraftstoffen im Transportsektor, weil dort alles andere relativ teuer wäre, etwa die Elektrifizierung“, sagt Leitautor Hermann Lotze-Campen. Die heutige Bioenergieproduktion von derzeit weltweit 40 ExaJoule wird dominiert von Holz zum Heizen und der ersten Generation der Biokraftstoffe wie Ethanol aus Zuckerrohr oder Biodiesel aus Ölsaaten. Im Gegensatz zur ersten Generation der Biokraftstoffe, die direkt mit der Lebensmittel- und Futterproduktion konkurriert, haben die der zweiten Generation das Potential, den Wettbewerb zwischen Nahrungsmittel-Erzeugung und Energiemärkten zu verringern sowie die Produktionskosten zu reduzieren.
Der Anstieg der weltweiten Nachfrage nach Bioenergie der zweiten Generation aus Reststoffen aus Wald und Feld, Abfällen oder gezielt angebauten Pflanzen wie Miscanthusgras oder Pappeln wird in der Studie auf zusätzliche 100 ExaJoule bis im Jahr 2050 veranschlagt (etwa 15 Prozent des weltweiten Primärenergiebedarfs), wenn die globale Erwärmung langfristig auf zwei Grad über dem vorindustriellen Niveau begrenzt werden soll. Die Studie, ein Vergleich zwischen fünf agrarökonomischen Computermodellen, erlaubt erstmals die vorläufige Schlussfolgerung, dass eine ambitionierte Begrenzung des Klimawandels mit Bioenergie nicht zwingend die weltweiten Nahrungsmittelpreise hochtreibt.
Zweite AgMIP-Studie: Klimawandel lässt Bedarf an Ackerflächen wachsen
In einem umfassenden Vergleich von zehn globalen agrarökonomischen Simulationen untersuchte Christoph Schmitz vom PIK, wieviel Agrarflächen unter verschiedenen sozioökonomischen und Klimawandel-Szenarien genutzt würden. „Wir sehen, dass die meisten Modelle für Szenarien mit einem ungebremsten Klimawandel einen Zuwachs von Ackerland bis zum Jahr 2050 anzeigen, der mehr als 50 Prozent höher ist als bei stabilem Klima“, sagt Schmitz. Die Zunahme würde 320 statt 200 Millionen Hektar betragen – das entspricht etwa der dreifachen Fläche Deutschlands. In allen Simulationen gab es die größte Ausbreitung von Ackerflächen in Südamerika und in Afrika südlich der Sahara. „Um in diesen Regionen zusätzliche Ackerflächen zu gewinnen, werden aber Jahrhunderte alte Regenwälder abgeholzt. Das führt nicht nur zu einem Anstieg der CO2-Emissionen, sondern schadet auch der Artenvielfalt und bedroht wichtige Ökosystemleistungen“, erklärt Schmitz.
Bisher zeigten Projektionen zur zukünftigen Landnutzung aufgrund großer Unsicherheiten bei den Daten und Methoden sehr unterschiedliche Ergebnisse. Um die Unterschiede besser zu verstehen, haben sich die zehn auf diesem Gebiet führenden internationalen Modelliererteams zwei Jahre zusammengesetzt, um voneinander zu lernen und die wichtigsten Daten und Annahmen zu harmonisieren. Das Ergebnis ist dieser einzigartige Modellvergleich, der robustere Abschätzungen sowie ein besseres Verständnis der Zusammenhänge zwischen Klimawandel, Landnutzung und Agrarpreisen ermöglicht.
Dritte AgMIP-Studie: Klimawirkungen auf Ernteerträge sind stark, aber weltweit sehr unterschiedlich
Zukünftige Ernten und die Rolle von Klimafolgen für ökonomische Simulationen von Nahrungsmittelmärkten stehen im Mittelpunkt einer dritten Studie. Mit Hilfe eines Vergleichs von Computersimulationen wird in dieser Studie untersucht, in welchen Weltregionen der Klimawandel in welchem Maß die Produktivität von Agrarland beeinflusst. „Die möglichen Folgen des Klimawandels für Ernteerträge sind stark, sie sind aber sehr unterschiedlich je nach Region und Kulturpflanze“, sagt Leitautor Christoph Müller vom PIK.
Für die fünf wichtigsten Nutzpflanzen Reis, Weizen, Mais, Sojabohnen und Erdnüsse zeigt die Studie einen vom Klimawandel verursachten Rückgang der Erträge um 10 bis 38 Prozent weltweit bis zum Jahr 2050. Dies gilt in einem Szenario ungebremsten Klimawandels, und verglichen mit den derzeitigen Bedingungen. Zur Anpassung gibt es nicht die eine Lösung für alle Bedingungen. Ein Teil der Produktion könnte in Regionen mit weniger negativen Klimafolgen verlagert werden; andere Regionen könnten von einer Intensivierung der Landwirtschaft profitieren. „Um mit den großen Unterschieden von einer Region zur anderen und von einer Pflanze zur anderen zurecht zu kommen, wäre ein flexibleres weltweites Handelssystem für landwirtschaftliche Güter nötig“, so Müller.
Wichtiger Schritt hin zu robusteren Abschätzungen der Klimafolgen für die Landwirtschaft
Es gibt noch immer beträchtliche Unsicherheiten bei den Projektionen zur zukünftigen Landwirtschaft – etwa den Düngeeffekt von CO2, die Verfügbarkeit von zusätzlichem Agrarland, das Maß des Zuwachses an landwirtschaftlicher Produktivität. Dennoch sind die AgMIP Ergebnisse ein wichtiger Schritt in Richtung einer robusteren Abschätzung von Klimafolgen auf die Landwirtschaft. „Dürren wie im Jahr 2012 in den USA können immense Auswirkungen auf Ernteerträge und Exporte haben“, so Lotze-Campen. „Das zeigt, dass schlechte Ernten in wichtigen Produktionsregionen, auch wenn sie nur in einem überschaubaren Gebiet auftreten, einen erheblichen Einfluss auf die Weltagrarmärkte, Preise und Nahrungsmittelsicherheit haben können. Dieser Effekt könnte sich bei unbegrenztem Klimawandel noch verstärken.“
Artikel: Lotze-Campen, H., von Lampe, M., Kyle, P., Fujimori, S., Havlík, P., van Meijl, H., Hasegawa, T., Popp, A., Schmitz, C., Tabeau, A., Valin, H., Willenbockel, D., Wise, M. (2013): Impacts of increased bioenergy demand on global food markets: an AgMIP economic model intercomparison. Agricultural Economics (early view/online) [doi:10.1111/agec12092]
Weblink zum Artikel: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/agec.12092/suppinfo
Artikel: Schmitz, C., van Meijl, H., Kyle, P., Nelson, G.D., Fujimori, S., Gurgel, A., Havlík, P., Heyhoe, E., Mason d'Croz, D., Popp, A., Sands, R., Tabeau, A., van der Mensbrugghe, D., von Lampe, M., Wise, M., Blanc, E., Hasegawa, T., Kavallari, A., Valin, H. (2013): Land-use change trajectories up to 2050: insights from a global agro-economic model comparison. Agricultural Economics (early view/online) [doi:10.1111/agec.12090]
Weblink zum Artikel: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/agec.12090/suppinfo
Artikel: Müller, C., Robertson, R.D. (2013): Projecting future crop productivity for global economic modeling. Agricultural Economics (early view/online) [doi:10.1111/agec.12088]
Weblink zum Artikel: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/agec.12088/suppinfo
Über AgMIP: Das Agricultural Model Intercomparison and Improvement Project (AgMIP) - zu deutsch: Projekt zum Vergleich und zur Verbesserung von Landwirtschafts-Modellen - ist der groß angelegte internationale Versuch, die Modellierer-Gemeinschaften aus Klimaforschung, Nutzpflanzenforschung und Wirtschaftswissenschaft mittels modernster Informationstechnologie zusammen zu bringen, so dass sie die nächste Generation von Projektionen zu den Folgen des Klimawandels für die Landwirtschaft entwickeln. Mit dabei sind unter anderem Wissenschaftler von Instituten wie dem Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, dem International Food Policy Research Institute (IFPRI) und dem International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA).
Weblink zu AgMIP: http://www.agmip.org/
Weblink zu IFPRI: http://www.ifpri.org/
Weblink zu IIASA: http://www.iiasa.ac.at/
